Frequency-stabilized cavity ring-down spectroscopy (FS-CRDS) was employed to measure air-broadened CO2 line shape parameters for transitions near 1.6 μm over a pressure range of 6.7–33 kPa. The high sensitivity of FS-CRDS allowed for the first measurements in this wavelength range of air-broadened line shape parameters on samples with CO2 mixing ratios near those of the atmosphere. The measured air-broadening parameters show several percent deviations (0.9%–2.7%) from values found in the HITRAN 2008 database. Spectra were fit with a variety of models including the Voigt, Galatry, Nelkin-Ghatak, and speed-dependent Nelkin-Ghatak line profiles. Clear evidence of line narrowing was observed, which if unaccounted for can lead to several percent biases. Furthermore, it was observed that only the speed-dependent Nelkin-Ghatak line profile was able to model the spectra to within the instrumental noise level because of the concurrent effects of collisional narrowing and speed dependence of collisional broadening and shifting.

1.
D.
Crisp
,
R. M.
Atlas
,
F. M.
Breon
,
L. R.
Brown
,
J. P.
Burrows
,
P.
Ciais
,
B. J.
Connor
,
S. C.
Doney
,
I. Y.
Fung
,
D. J.
Jacob
,
C. E.
Miller
,
D.
O’Brien
,
S.
Pawson
,
J. T.
Randerson
,
P.
Rayner
,
R. J.
Salawitch
,
S. P.
Sander
,
B.
Sen
,
G. L.
Stephens
,
P. P.
Tans
,
G. C.
Toon
,
P. O.
Wennberg
,
S. C.
Wofsy
,
Y. L.
Yung
,
Z.
Kuang
,
B.
Chudasama
,
G.
Sprague
,
B.
Weiss
,
R.
Pollock
,
D.
Kenyon
, and
S.
Schroll
, in
Trace Constituents in the Troposphere and Lower Stratosphere
(
Pergamon-Elsevier Science Ltd.
,
Kidlington
,
2004
), vol. 34.
2.
C. E.
Miller
,
D.
Crisp
,
P. L.
DeCola
,
S. C.
Olsen
,
J. T.
Randerson
,
A. M.
Michalak
,
A.
Alkhaled
,
P.
Rayner
,
D. J.
Jacob
,
P.
Suntharalingam
,
D. B. A.
Jones
,
A. S.
Denning
,
M. E.
Nicholls
,
S. C.
Doney
,
S.
Pawson
,
H.
Boesch
,
B. J.
Connor
,
I. Y.
Fung
,
D.
O’Brien
,
R. J.
Salawitch
,
S. P.
Sander
,
B.
Sen
,
P.
Tans
,
G. C.
Toon
,
P. O.
Wennberg
,
S. C.
Wofsy
,
Y. L.
Yung
, and
R. M.
Law
,
J. Geophys. Res., [Atmos.]
112
(
D10
),
D10314
, doi: (
2007
).
3.
C. E.
Miller
,
L. R.
Brown
,
R. A.
Toth
,
D. C.
Benner
, and
V. M.
Devi
,
C. R. Phys.
6
(
8
),
876
(
2005
).
4.
G.
Ehret
,
C.
Kiemle
,
M.
Wirth
,
A.
Amediek
,
A.
Fix
, and
S.
Houweling
,
Appl. Phys. B
90
(
3–4
),
593
(
2008
).
5.
J. B.
Abshire
,
H.
Riris
,
G. R.
Allan
,
C. J.
Weaver
,
J. P.
Mao
,
X. L.
Sun
,
W. E.
Hasselbrack
,
S. R.
Kawa
, and
S.
Biraud
,
Tellus B
62
(
5
),
770
(
2010
).
6.
R. T.
Menzies
and
D. M.
Tratt
,
Appl. Opt.
42
(
33
),
6569
(
2003
).
7.
F.
Gibert
,
P. H.
Flamant
,
J.
Cuesta
, and
D.
Bruneau
,
J. Atmos. Ocean. Technol.
25
(
9
),
1477
(
2008
).
8.
F.
Gibert
,
L.
Joly
,
I.
Xueref-Remy
,
M.
Schmidt
,
A.
Royer
,
P. H.
Flamant
,
M.
Ramonet
,
B.
Parvitte
,
G.
Durry
, and
V.
Zeninari
,
Spectroc. Acta A
71
(
5
),
1914
(
2009
).
9.
G. D.
Spiers
,
R. T.
Menzies
,
J.
Jacob
,
L. E.
Christensen
,
M. W.
Phillips
,
Y. H.
Choi
, and
E. V.
Browell
,
Appl. Opt.
50
(
14
),
2098
(
2011
).
10.
S. R.
Kawa
,
J.
Mao
,
J. B.
Abshire
,
G. J.
Collatz
,
X.
Sun
, and
C. J.
Weaver
,
Tellus B
62
(
5
),
759
(
2010
).
11.
K.
Numata
,
J. R.
Chen
,
S. T.
Wu
,
J. B.
Abshire
, and
M. A.
Krainak
,
Appl. Opt.
50
(
7
),
1047
(
2011
).
12.
C. E.
Miller
and
L. R.
Brown
,
J. Mol. Spectrosc.
228
(
2
),
329
(
2004
).
13.
R. A.
Toth
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
, and
D. C.
Benner
,
J. Mol. Spectrosc.
239
(
2
),
221
(
2006
).
14.
R. A.
Toth
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
, and
D. C.
Benner
,
J. Mol. Spectrosc.
239
(
2
),
243
(
2006
).
15.
R. A.
Toth
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
, and
L. R.
Brown
,
J. Mol. Spectrosc.
246
(
2
),
133
(
2007
).
16.
R. A.
Toth
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
,
V. M.
Devi
, and
D. C.
Benner
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
109
(
6
),
906
(
2008
).
17.
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
, and
R. A.
Toth
,
J. Mol. Spectrosc.
245
(
1
),
52
(
2007
).
18.
V. M.
Devi
,
D. C.
Benner
,
L. R.
Brown
,
C. E.
Miller
, and
R. A.
Toth
,
J. Mol. Spectrosc.
242
(
2
),
90
(
2007
).
19.
A.
Predoi-Cross
,
A.
Unni
,
W.
Liu
,
I.
Schofield
,
C.
Holladay
,
A. R. W.
McKellar
, and
D.
Hurtmans
,
J. Mol. Spectrosc.
245
(
1
),
34
(
2007
).
20.
A.
Predoi-Cross
,
W.
Liu
,
C.
Holladay
,
A. V.
Unni
,
I.
Schofield
,
A. R. W.
McKellar
, and
D.
Hurtmans
,
J. Mol. Spectrosc.
246
(
1
),
98
(
2007
).
21.
T.
Hikida
,
K. M. T.
Yamada
,
M.
Fukabori
,
T.
Aoki
, and
T.
Watanabe
,
J. Mol. Spectrosc.
232
(
2
),
202
(
2005
).
22.
T.
Hikida
and
K. M. T.
Yamada
,
J. Mol. Spectrosc.
239
(
2
),
154
(
2006
).
23.
I.
Pouchet
,
V.
Zeninari
,
B.
Parvitte
, and
G.
Durry
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
83
(
3–4
),
619
(
2004
).
24.
S.
Nakamichi
,
Y.
Kawaguchi
,
H.
Fukuda
,
S.
Enami
,
S.
Hashimoto
,
M.
Kawasaki
,
T.
Umekawa
,
I.
Morino
,
H.
Suto
, and
G.
Inoue
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
8
(
3
),
364
(
2006
).
25.
B. V.
Perevalov
,
A.
Campargue
,
B.
Gao
,
S.
Kassi
,
S. A.
Tashkun
, and
V. I.
Perevalov
,
J. Mol. Spectrosc.
252
(
2
),
190
(
2008
).
26.
B. V.
Perevalov
,
S.
Kassi
,
V. I.
Perevalov
,
S. A.
Tashkun
, and
A.
Campargue
,
J. Mol. Spectrosc.
252
(
2
),
143
(
2008
).
27.
G.
Casa
,
R.
Wehr
,
A.
Castrillo
,
E.
Fasci
, and
L.
Gianfrani
,
J. Chem. Phys.
130
(
18
),
184306
(
2009
).
28.
L.
Joly
,
F.
Gibert
,
B.
Grouiez
,
A.
Grossel
,
B.
Parvitte
,
G.
Durry
, and
V.
Zeninari
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
109
(
3
),
426
(
2008
).
29.
Z.
Majcherova
,
P.
Macko
,
D.
Romanini
,
V. I.
Perevalov
,
S. A.
Tashkun
,
J. L.
Teffo
, and
A.
Campargue
,
J. Mol. Spectrosc.
230
(
1
),
1
(
2005
).
30.
A.
Predoi-Cross
,
A. R. W.
McKellar
,
D. C.
Benner
,
V. M.
Devi
,
R. R.
Gamache
,
C. E.
Miller
,
R. A.
Toth
, and
L. R.
Brown
,
Can. J. Phys.
87
(
5
),
517
(
2009
).
31.
L.
Galatry
,
Phys. Rev.
122
(
4
),
1218
(
1961
).
32.
M.
Nelkin
and
A.
Ghatak
,
Phys. Rev.
135
(
1A
),
A4
(
1964
).
33.
S. G.
Rautian
and
I. I.
Sobelman
,
Sov. Phys. Usp.
9
(
5
),
701
(
1967
).
34.
P. R.
Berman
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
12
(
9
),
1331
(
1972
).
35.
P. L.
Varghese
and
R. K.
Hanson
,
Appl. Opt.
23
(
14
),
2376
(
1984
).
36.
D. J.
Robichaud
,
J. T.
Hodges
,
L. R.
Brown
,
D.
Lisak
,
P.
Maslowski
,
L. Y.
Yeung
,
M.
Okumura
, and
C. E.
Miller
,
J. Mol. Spectrosc.
248
(
1
),
1
(
2008
).
37.
D. A.
Long
,
D. K.
Havey
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
Phys. Rev. A
81
(
6
),
064502
(
2010
).
38.
D. A.
Long
,
D. K.
Havey
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
111
(
14
),
2021
(
2010
).
39.
D. A.
Long
,
D. K.
Havey
,
M.
Okumura
,
H. M.
Pickett
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
Phys. Rev. A
80
,
042513
(
2009
).
40.
D. K.
Havey
,
D. A.
Long
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
Chem. Phys. Lett.
483
(
1–3
),
49
(
2009
).
41.
D.
Lisak
,
J. T.
Hodges
, and
R.
Ciurylo
,
Phys. Rev. A
73
(
1
),
012507
(
2006
).
42.
D. J.
Robichaud
,
L. Y.
Yeung
,
D. A.
Long
,
M.
Okumura
,
D. K.
Havey
,
J. T.
Hodges
,
C. E.
Miller
, and
L. R.
Brown
,
J. Phys. Chem. A
113
,
13089
(
2009
).
43.
D. A.
Long
,
D. K.
Havey
,
S. S.
Yu
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
(in press).
44.
D.
Lisak
,
P.
Maslowski
,
A.
Cygan
,
K.
Bielska
,
S.
Wojtewicz
,
M.
Piwinski
,
J. T.
Hodges
,
R. S.
Trawinski
, and
R.
Ciurylo
,
Phys. Rev. A
81
(
4
),
042504
(
2010
).
45.
D. C.
Benner
,
C. P.
Rinsland
,
V. M.
Devi
,
M. A. H.
Smith
, and
D.
Atkins
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
53
(
6
),
705
(
1995
).
46.
D.
Lisak
,
D. K.
Havey
, and
J. T.
Hodges
,
Phys. Rev. A
79
(
5
),
052507
(
2009
).
47.
J. T.
Hodges
,
H. P.
Layer
,
W. W.
Miller
, and
G. E.
Scace
,
Rev. Sci. Instrum.
75
(
4
),
849
(
2004
).
48.
J. T.
Hodges
and
R.
Ciurylo
,
Rev. Sci. Instrum.
76
(
2
),
023112
(
2005
).
49.
D. A.
Long
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
J. T.
Hodges
,
Appl. Phys. B
(in press).
50.
D. J.
Robichaud
,
J. T.
Hodges
,
P.
Maslowski
,
L. Y.
Yeung
,
M.
Okumura
,
C. E.
Miller
, and
L. R.
Brown
,
J. Mol. Spectrosc.
251
(
1–2
),
27
(
2008
).
51.
L. S.
Rothman
,
I. E.
Gordon
,
A.
Barbe
,
D. C.
Benner
,
P. F.
Bernath
,
M.
Birk
,
V.
Boudon
,
L. R.
Brown
,
A.
Campargue
,
J. P.
Champion
,
K.
Chance
,
L. H.
Coudert
,
V.
Dana
,
V. M.
Devi
,
S.
Fally
,
J. M.
Flaud
,
R. R.
Gamache
,
A.
Goldman
,
D.
Jacquemart
,
I.
Kleiner
,
N.
Lacome
,
W. J.
Lafferty
,
J. Y.
Mandin
,
S. T.
Massie
,
S. N.
Mikhailenko
,
C. E.
Miller
,
N.
Moazzen-Ahmadi
,
O. V.
Naumenko
,
A. V.
Nikitin
,
J.
Orphal
,
V. I.
Perevalov
,
A.
Perrin
,
A.
Predoi-Cross
,
C. P.
Rinsland
,
M.
Rotger
,
M.
Simecková
,
M. A. H.
Smith
,
K.
Sung
,
S. A.
Tashkun
,
J.
Tennyson
,
R. A.
Toth
,
A. C.
Vandaele
, and
J.
Vander Auwera
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
110
(
9–10
),
533
(
2009
).
52.
B.
Lance
,
G.
Blanquet
,
J.
Walrand
, and
J. P.
Bouanich
,
J. Mol. Spectrosc.
185
(
2
),
262
(
1997
).
53.
J. M.
Hartmann
,
C.
Boulet
, and
D.
Robert
,
Collisional Effects on Molecular Spectra
(
Elsevier
,
Amsterdam
,
2008
).
54.
R. H.
Dicke
,
Phys. Rev.
89
(
2
),
472
(
1953
).
55.
D.
Priem
,
F.
Rohart
,
J. M.
Colmont
,
G.
Wlodarczak
, and
J. P.
Bouanich
,
J. Mol. Struct.
517
,
435
(
2000
).
56.
R.
Ciurylo
,
Phys. Rev. A
58
(
2
),
1029
(
1998
).
57.
J.
Ward
,
J.
Cooper
, and
E. W.
Smith
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
14
(
7
),
555
(
1974
).
58.
W. J.
Massman
,
Atmos. Environ.
32
(
6
),
1111
(
1998
).
59.
J. S.
Li
,
K.
Liu
,
W. J.
Zhang
,
W. D.
Chen
, and
X. M.
Gao
,
J. Mol. Spectrosc.
252
(
1
),
9
(
2008
).
60.
D.
Lisak
,
G.
Rusciano
, and
A.
Sasso
,
J. Mol. Spectrosc.
227
(
2
),
162
(
2004
).
61.
P.
Duggan
,
P. M.
Sinclair
,
A. D.
May
, and
J. R.
Drummond
,
Phys. Rev. A
51
(
1
),
218
(
1995
).
62.
J. F.
D’Eu
,
B.
Lemoine
, and
F.
Rohart
,
J. Mol. Spectrosc.
212
(
1
),
96
(
2002
).
63.
D.
Lisak
,
G.
Rusciano
, and
A.
Sasso
,
Phys. Rev. A
72
(
1
),
012503
(
2005
).
64.
P.
Duggan
,
P. M.
Sinclair
,
R.
Berman
,
A. D.
May
, and
J. R.
Drummond
,
J. Mol. Spectrosc.
186
(
1
),
90
(
1997
).
65.
D.
Robert
,
J. M.
Thuet
,
J.
Bonamy
, and
S.
Temkin
,
Phys. Rev. A
47
(
2
),
R771
(
1993
).
You do not currently have access to this content.